Les robots Swarm aident les voitures autonomes à éviter les collisions

La priorité absolue pour les entreprises qui développent des véhicules autonomes est qu'elles puissent naviguer en toute sécurité et éviter les accidents ou les embouteillages. La Northwestern University a rapproché cette réalité d'un pas avec le développement du premier algorithme décentralisé avec une garantie sans collision ni blocage. 

L'algorithme a été testé par les chercheurs dans une simulation de 1,024 100 robots, ainsi qu'un essaim de XNUMX robots réels en laboratoire. En une minute, les robots ont pu converger de manière fiable, sûre et efficace pour former une forme prédéterminée en moins d'une minute. 

Michael Rubenstein de Northwestern a dirigé l'étude. Il est professeur Lisa Wissner-Slivka et Benjamin Slivka en informatique à la McCormick School of Engineering de Northwestern. 

"Si vous avez de nombreux véhicules autonomes sur la route, vous ne voulez pas qu'ils entrent en collision les uns avec les autres ou restent coincés dans une impasse", a déclaré Rubenstein. "En comprenant comment contrôler nos essaims de robots pour former des formes, nous pouvons comprendre comment contrôler des flottes de véhicules autonomes lorsqu'ils interagissent les uns avec les autres."

L'article devrait être publié dans la revue Transactions IEEE sur la robotique plus tard ce mois-ci. 

Il y a un avantage à utiliser un essaim de petits robots par rapport à un gros robot ou un essaim dirigé par un robot ; il y a un manque de contrôle centralisé. Le contrôle centralisé peut devenir une cause majeure d'échec, et l'algorithme décentralisé de Rubenstein agit comme une sécurité intégrée. 

"Si le système est centralisé et qu'un robot cesse de fonctionner, alors tout le système tombe en panne", a déclaré Rubenstein. "Dans un système décentralisé, aucun leader ne dit à tous les autres robots quoi faire. Chaque robot prend ses propres décisions. Si un robot tombe en panne dans un essaim, l'essaim peut toujours accomplir la tâche.

Afin d'éviter les collisions et les blocages, les robots se coordonnent les uns avec les autres. Le sol sous les robots agit comme une grille pour l'algorithme, et chaque robot est conscient de sa position sur la grille grâce à une technologie similaire au GPS. 

Avant d'entreprendre un mouvement d'un endroit à un autre, chaque robot s'appuie sur des capteurs pour communiquer avec les autres. Ce faisant, il est en mesure de déterminer si d'autres espaces de la grille sont vacants ou occupés. 

"Les robots refusent de se déplacer vers un endroit jusqu'à ce que cet endroit soit libre et jusqu'à ce qu'ils sachent qu'aucun autre robot ne se déplace vers ce même endroit", a déclaré Rubenstein. "Ils sont prudents et réservent un espace à l'avance."

Les robots sont capables de communiquer entre eux afin de former une forme, et cela est possible grâce à la myopie des robots. 

"Chaque robot ne peut détecter que trois ou quatre de ses plus proches voisins", a expliqué Rubenstein. « Ils ne peuvent pas voir l'ensemble de l'essaim, ce qui facilite la mise à l'échelle du système. Les robots interagissent localement pour prendre des décisions sans informations globales.

100 robots peuvent se coordonner pour former une forme en une minute, par rapport à l'heure qu'il fallait dans certaines approches précédentes. Rubenstein souhaite que son algorithme soit utilisé à la fois dans les véhicules sans conducteur et les entrepôts automatisés. 

"Les grandes entreprises ont des entrepôts avec des centaines de robots effectuant des tâches similaires à ce que nos robots font en laboratoire", a-t-il déclaré. "Ils doivent s'assurer que leurs robots n'entrent pas en collision mais se déplacent aussi rapidement que possible pour atteindre l'endroit où ils finissent par donner un objet à un humain."